在软弱透水地质条件下进行土方开挖和支护施工，往往面临着围岩稳定性差、地下水渗流大等问题，这不仅影响施工进度，还可能对施工质量及安全造成严重影响。因此，如何实现支护与软弱透水地质土方开挖的协同快速施工，成为当前工程建设领域亟待解决的技术难题。
一、软弱透水地质条件下的施工难点
软弱透水地质特征显著，其孔隙结构复杂，孔隙率高，导致地质体的胶结力显著降低，进而引发显著的地质变形。这种地质环境下的土体易于受外力影响，产生位移或破裂，其内部结构的不稳定性大大增加了施工的难度和风险。同时，这种地质通常伴有丰富的地下水，水体的流动不仅增加了地质体的脆弱性，还可能形成动态的地下水压力系统，对开挖面产生强烈的冲刷和渗透作用，加剧了围岩的破坏和不稳定。在开挖过程中，由于围岩的胶结性差，一旦暴露，其内部的结构易于受到破坏，进而导致冒落、坍塌等严重安全事故。地下水渗流的动态变化，不仅影响开挖面的稳定性，还可能诱发地面沉降、滑坡等地质灾害，对施工安全和工程的整体稳定性构成严重威胁。因此，有效控制地下水的流动和及时支护开挖面，成为在软弱透水地质条件下进行土方开挖的关键技术问题，要求施工过程中采取针对性的预防措施和应急方案，以确保工程的顺利进行[2]。
二、支护与土方开挖协同快速施工技术要点
1.超前地质预报
在施工前期，必须实施详尽的超前地质预报，以确保对建筑工程面临的复杂地质环境有充分了解。这一过程涉及运用一系列先进的技术手段，如地质雷达探测、超前探孔钻探、地球物理测井和遥感技术等。通过地质雷达，可以无损探测地层的连续性和完整性，识别潜在的地质断层、裂隙及含水层位置；超前探孔则能深入地下，获取直接的岩土样本，分析其物理力学性质和地下水动态。同时，结合地球物理测井技术，如电阻率测井、声波测井等，能更精确地探测围岩的渗透性、结构及含水状态。此外，遥感技术的应用，如卫星遥感和无人机航测，能从宏观角度获取大面积的地质地貌信息，辅助构建三维地质模型，为施工方案的制定提供宏观视角。这些先进的预报方法，旨在全面揭示隧道前方的地质条件，包括岩土层的厚度、结构、硬度、含水量以及地下水的分布、流速和压力等关键参数，从而为后续的土方开挖和支护设计提供准确、详实的地质依据，降低工程风险，确保施工安全和效率。
2.开挖施工技术
在面对软弱透水地质环境时，我们应充分考虑其地质特性，选择适宜的开挖技术。除了三台阶七步法外，还可以考虑采用分步开挖、预留核心土等方法。这些方法的核心在于通过逐层开挖和及时支护，最大限度地减少围岩的暴露时间和暴露面积，从而降低围岩失稳和坍塌的风险。在排水措施方面，我们需要实施一套精细化的排水系统。这包括在开挖面周围设置临时排水沟，以及在适当位置设立集水井和配备高效的抽水泵。通过这些措施，我们可以迅速排出地下水，减少其对开挖面的冲刷和侵蚀，从而保持开挖面的稳定。此外，针对软弱透水地质的特殊性，我们还可以考虑采用高压注浆技术。通过注浆，我们可以有效地封堵地下水通道，减少地下水的渗流，进一步提高开挖面的稳定性。在施工过程中，实时监测是确保工程安全和质量的关键。我们需要对地下水位、围岩应力等关键参数进行实时监测，并根据监测结果动态调整施工方案。这样可以确保我们在应对软弱透水地质环境时，能够做出更加准确、及时的决策。最后，我们还需要注重环境保护。在施工过程中，我们应尽量减少噪音和振动对周边环境的影响，实现绿色施工。这不仅是对环境的尊重，也是我们对社会的责任。
3.支护施工技术
支护施工是保障软弱透水地质土方开挖安全与稳定性的核心环节。在支护设计阶段，需深入分析地质结构的复杂性，如岩石的物理力学特性、节理发育程度、地下水的渗透性以及地层的不均匀性，结合开挖方式、开挖顺序、施工速度等工程因素，以科学的理论计算与经验数据为依据，选择适宜的支护类型，如喷锚支护、管棚支护、地下连续墙等，并精准设定支护参数，包括锚索长度、锚固力、喷射混凝土厚度等，确保支护结构的可靠性和经济性。在施工实践中，遵循“先支护后开挖”的基本原则，以预防性为主导，通过预应力锚杆的预先锚固，增强开挖面的稳定性。同时，支护结构的安装需及时、精确，如锚索的定位、钻孔角度的控制、喷射混凝土的密实度等，都需严格把控，以降低因支护延迟或安装不当引发的围岩失稳风险。此外，应对地下水进行有效控制，如设置排水系统，包括排水沟、集水井和抽水泵，以减少地下水对开挖面的冲刷和渗透，维护开挖面的干燥状态，保障支护结构的稳定性。在支护与开挖的协同施工中，需动态监测支护结构的受力状态、地下水位变化及开挖面的微小变形，利用信息化手段进行实时监控，确保支护反应的及时性和针对性。通过合理的施工调度，避免因支护施工与土方开挖的冲突导致的工程延误，实现两者的高效协同，保证工程的进度与质量。支护施工在软弱透水地质条件下土方开挖中的作用不容忽视，需通过科学的设计、精确的施工和严密的监控，实现支护与开挖的无缝对接，确保地下工程的安全、稳定与高效推进。
4.协同施工
在支护与土方开挖的相互作用中，两者不仅相互影响，更在施工进程中形成了一种动态平衡。为了确保这种平衡的稳定，施工组织设计的重要性不言而喻。需深入分析地质条件、工程特性及施工资源，制定出科学的施工方案，明确开挖与支护的先后顺序，合理分配人力、物力和时间资源，以实现两者之间的无缝衔接。施工顺序的优化应以最小化风险、最大化效率为原则，避免因顺序不当导致的工程延误或安全风险。施工进度的把控同样关键，既要保证开挖速度，又要确保支护工作的及时跟进。通过精确的时间管理，避免因支护滞后造成围岩的过度暴露，同时避免因开挖过快导致支护压力过大。这需要对施工进度进行实时调整，灵活应对可能出现的地质变化和施工难题。在施工过程中，强化监控和监测是保障施工安全与质量的“眼睛”。利用先进的监测设备和技术，如位移监测、应力监测和地下水位监测，对施工现场进行全方位、多层次的实时监控，及时发现微小的异常变化，如开挖面的微小变形、支护结构的应力变化等。一旦发现问题，立即启动应急预案，进行针对性的处理，确保问题在萌芽状态得到解决，防止小问题演变为大事故。同时，施工质量的控制贯穿于整个施工过程，从材料检验、工艺控制到施工质量验收，每一步都不能忽视。通过严格的质量管理体系，确保支护结构的稳固性和耐久性，以及土方开挖的精确性和安全性。总而言之，支护与土方开挖的协同施工需在精心策划、严密监控和严格质控的基础上，实现动态平衡，确保工程的安全、高效和高质量完成[1]。
三、结论
支护与软弱透水地质土方开挖协同快速施工技术是解决软弱透水地质条件下施工难题的有效途径。通过合理的施工组织设计、开挖技术选择、支护结构设计和协同施工措施的应用，可以实现软弱透水地质条件下土方开挖和支护施工的快速、安全、高效进行。本文的研究成果对于类似工程的建设具有一定的参考价值。在未来的工程实践中，应进一步研究和探索更加先进的支护与土方开挖协同快速施工技术，以满足日益增长的城市化建设和基础设施建设需求。
参考文献
[1] 支护与软弱透水地质土方深基坑处理的设计分析[J].江秀辉.地下水,2022